威廉·汤姆孙的贡献

唐慕孙是热力学的主要奠基人之一，为热力学的发展做出了一系列重大贡献。他根据盖·吕萨克、卡诺和克拉珀隆的理论，在1848年创立了热力学温标。他指出:“这种温标的特点是，它完全不依赖于任何特殊物质的物理性质。”这是现代科学中的标准温标。他是热力学第二定律的两个主要创始人之一(另一个是克劳修斯)。在1851中，他提出了热力学第二定律:“从单一热源吸收热量并使其完全有用而不受其他影响是不可能的。”这是公认的热力学第二定律的标准表述。还指出，如果这个定律不成立，就必须承认可以存在一种永动机，它可以通过冷却海水或土壤来无限地获得机械功，也就是所谓的第二种永动机。他从热力学第二定律断言，能量耗散是普遍趋势。1852年与焦耳合作进一步研究气体内能，改进了焦耳气体的自由膨胀实验，进行了气体膨胀的多孔塞实验，发现了焦耳-汤姆逊效应，即气体通过多孔塞绝热膨胀引起的温度变化现象。这一发现已成为获得低温的主要方法之一，并广泛应用于低温技术中。在1856中，他从理论上预言了一种新的热电效应，即电流流过温度不均匀的导体时，导体除了产生不可逆的焦耳热外，还会吸收或释放一定的热量(称为唐木孙热)。这种现象后来被称为汤姆逊效应。

唐慕孙在电磁理论和工程应用方面取得了突出的成就。1848年，他发明了电象法，这是一种计算具有一定形状导体的电荷分布引起的静电场问题的有效方法。他深入研究了莱顿瓶放电振荡的特点，在1853发表了论文《莱顿瓶振荡放电》，并计算了振荡频率，为电磁振荡的理论研究做出了开创性的贡献。他用数学方法对电磁场的本质进行了有益的探讨，试图用数学公式统一电功率和磁力。1846年成功完成了电、磁、电流的“力的运动图像法”，这已经是电磁场理论的雏形了(如果再进一步，就深入到电磁波问题)。他曾在日记中写道:“如果我能以更特殊的方式重新审视与电磁和电流有关的物体的状态，我一定会超越我现在所知道的，但那当然是以后的事了。”他的伟大之处在于，他能毫无保留地向麦克斯韦介绍自己的全部研究成果，并鼓励麦克斯韦建立电磁现象的统一理论，为麦克斯韦最终完成电磁场理论奠定了基础。

他非常重视理论联系实际。1875年预言城市将使用电力照明，1879年提出远距离输电的可能性。他的这些想法将来会实现的。1881年，他对电机进行了改造，大大提高了其实用价值。在电气仪表方面，他的主要贡献是建立电磁量的精确单位标准，设计各种精密测量仪器。他发明了镜式检流计(大大提高了测量灵敏度)、双臂电桥、虹吸记录仪(能自动记录电报信号)等，极大地促进了电测量仪器的发展。根据他的建议，英国科学协会在1861成立了电学标准委员会，为现代电学量的单位标准奠定了基础。在工程技术方面，从65438到0855，他研究了电缆中的信号传播，解决了长距离海底电缆通信的一系列理论和技术问题。经过三次失败和两年的研究和实验，开尔文终于在1858帮助安装了第一条大西洋海底电缆，这是一项众所周知的工作。他善于把教学、科研和工业应用结合起来，在教学中注重培养学生的实际工作能力。在格拉斯哥大学，他建立了英国第一个学生课外实验室。

唐慕孙一生谦虚勤奋，意志坚强，不怕失败，百折不挠。关于处理困难的问题，他说:“我们都觉得困难必须正视，不能回避；我们应该牢记在心，并希望解决它。无论如何，每一个困难都必须有解决的办法，尽管我们可能在生活中找不到。”他一生为科学事业不懈奋斗的精神将永远为后人所景仰。1896在庆祝他担任格拉斯哥大学教授50周年的大会上，他说，“有两个词最能代表我这50年来在科学研究中的奋斗，那就是‘失败’。”这足以说明他的谦虚。